Estrategias para la resolución de problemas de Física

Escuela Politécnica SuperiorDepartamento de Física Aplicada I

Curso 0 (2019/2020)

No hay una estrategia única

• Cada parte de la Física tiene sus propias técnicas de resolución.

• En general hay que usar :– Conocimientos de Física

– Conocimientos de matemáticas• Manual de fórmulas y tablas

matemáticas. Murray R. Spiegel. Ed. McGraw-Hill (Serie Schaum)

– Razonamiento lógico

– Ingenio

Pasos a seguir

• Características comunes en la resolución de problemas de física:

1. Comprensión del problema

2. Análisis de la solución

3. Ejecución de la solución

4. Comprobación del resultado

Comprensión del problema

• Análisis del enunciado. – Leer el enunciado despacio y varias veces, si es necesario

• Análisis semántico.– Cada palabra cuenta

• Lectura analítica. – Preguntándonos el “por qué” y “para qué “ del problema y

enmarcándolo en su disciplina correspondiente.

• Modelación de la situación que plantea el problema.– ¿Cómo modelar físicamente cada uno de los elementos del

problema?

• Reformulación del problema en caso que sea necesario.– Usar palabras propias para describir el problema

Ejemplo: Ejercicio de un examen de Física 2008

2.- (8 Puntos) En una película de aventuras se quiere rodar una escena donde el héroedesciende en una vagoneta por una rampa de pendiente f=30° tal y como muestra lafigura. Al llegar al final de la rampa hay una gran piedra que rompe las ruedas y lavagoneta continúa deslizando sin las ruedas hasta llegar al final de la parte llana yabalanzándose sobre el precipicio de 4,5m. Para comprobar dónde se debe colocar elcolchón para que el especialista salga ileso, lanzan una vagoneta vacía de 120kg quereproduce el movimiento descrito y observan que ésta impacta contra el suelo a unadistancia de 6m del precipicio.a. Calcule el coeficiente de rozamiento entre la vagoneta y el suelo.b. ¿Dónde debe colocarse el colchón cuando se suba el especialista de 80kg sobre otra

vagoneta nueva de 120 kg para que amortigüe el golpe?

Ejemplo: Ejercicio de un examen de Física 2008

2.- (8 Puntos) En una película de aventuras se quiere rodar una escena donde el héroedesciende en una vagoneta por una rampa de pendiente f=30° tal y como muestra lafigura. Al llegar al final de la rampa hay una gran piedra que rompe las ruedas y lavagoneta continúa deslizando sin las ruedas hasta llegar al final de la parte llana yabalanzándose sobre el precipicio de 4,5m. Para comprobar dónde se debe colocar elcolchón para que el especialista salga ileso, lanzan una vagoneta vacía de 120kg quereproduce el movimiento descrito y observan que ésta impacta contra el suelo a unadistancia de 6m del precipicio.a. Calcule el coeficiente de rozamiento entre la vagoneta y el suelo.b. ¿Dónde debe colocarse el colchón cuando se suba el especialista de 80kg sobre otra

vagoneta nueva de 120 kg para que amortigüe el golpe?

Ruedas: ¿Conservación de la energía? Energía potencial Energía cinética

No se conserva la energía durante 2m

Tiro parabólico¿Me dan la solución?

Análisis de la solución

• Trabajar sobre un esquema del problema donde aparezcan los datos necesarios y las incógnitas del problema.

• Presentar cada una de las magnitudes involucradas asignándoles una letra o símbolo que las represente. Respetar el sistema internacional de unidades

• Separar el problema en las distintas partes en que se va a resolver y describir cómo se va a abordar el problema.

• Enunciar o al menos nombrar las leyes y principios físicos que se van a usar en la resolución del problema

Ejemplo

mh

mx

mx

kgm

5,4:precipicio del Altura

2

5

º50 :rampa la de Ángulo

120 : vagonetala de Masa

2

1

f

• Entre A y B conservación de la energía ya que no hay rozamiento en el eje de las ruedas• Obtendré la velocidad en B

• Entre B y C balance energético, considerando el trabajo de la fuerza de rozamiento• Entre C y D tiro parabólico

Bv

:dinámico rozamiento de eCoeficient

movimiento al contrario sentido dey Horizontal

:rozamiento de Fuerza RF

derecha la haciay Horizontal

:salida de Velocidad Cv

AB C

D

y

x

Ejecución de la solución

21

2

22

212

22

0

1

1

2

A

22

1

2

1

2

1

Parabólico Tiro :DC

22

1

2

1

cinética energía la de Teorema :CB

22

1mgy0

0

mecánica energía la deón conservaci de Teorema :BA

2

xtgxg

dgh

gtyyhgtyy

v

dttvxxdtvxx

xtgxgvmgxmvmv

dxiFW

mgF

WE

tggxv

x

yytg

mgymv

E

finalfinalCC

C

finalfinalCCDCC

CBC

x

RF

R

FC

BBA

BB

m

R

R

f

f

f

f

Ejecución de la solución

214 xtgxhd f

• a)

• b) La distancia no depende de la masa por tanto sigue siendo 6 m

44,025,44

6

3

1

2

5

4

22

2

2

2

1

mm

m

m

m

hx

dtg

x

xf

Comprobación del resultado

• Lógica del resultado dentro del modelo adoptado.

• Análisis de unidades y dimensiones.

• Solución del problema por otra vía.

• Análisis extremal.

Preparación de exámenes

• Aprovechar el tiempo de clase.

• Estudiar la teoría

– Adaptar el tiempo de estudio al nivel de comprensión de la materia.

• Utilizar libros y manuales de apoyo.

• Hacer los ejercicios

– Reflexionar sobre la teoría.

– Aprender a modelar físicamente.

– Hacer todos los problemas que sean necesarios.

– Trabajo en grupo.

• Tutorías del profesor.